掌握java动态代理及原理有多难？
前言：使用的jdk是1.7，需要了解反射机制 泛型 字节码登概念！
一、代理模式
代理模式是常用的java设计模式，他的特征是代理类与委托类有同样的接口，代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后处理消息等。代理类与委托类之间通常会存在关联关系，一个代理类的对象与一个委托类的对象关联，代理类的对象本身并不真正实现服务，而是通过调用委托类的对象的相关方法，来提供特定的服务。
二、编写一个动态代理" title="java动态代理">java动态代理
1. 准备两个接口
分别是ProductService（生产接口）和 FactoryService（工厂接口）
代码如下：
package test.myproxy;/**
* <ul>
* <li>Title: FactoryService</li>
* </ul>
*
* [@author](https://my.oschina.net/arthor) ken
* [@date](https://my.oschina.net/u/2504391) 2021/4/13 0013 上午 10:05
*/
public interface FactoryService {
void addProduce(int num);
}
package test.myproxy;/**
* <ul>
* <li>Title: ProductService</li>
* </ul>
*
* [@author](https://my.oschina.net/arthor) ken
* [@date](https://my.oschina.net/u/2504391) 2021/4/12 0012 下午 17:46
*/
public interface ProductService {
/**
* 添加产品
* [@param](https://my.oschina.net/u/2303379) productName
*/
void addProduct(String productName);
}
2. MyServiceImpl类实现上述两个接口
package test.myproxy;/**
* <ul>
* <li>Title: MyServiceImpl</li>
* <li>Description: TODO </li>
* </ul>
*
* @author ken
* @date 2021/4/12 0012 下午 17:47
*/
public class MyServiceImpl implements ProductService,FactoryService {
@Override
public void addProduct(String productName) {
System.out.println("正在添加"+productName);
}
@Override
public void addProduce(int num) {
System.out.println("准备生成"+num+"件商品");
}
}
3.实现动态代理的功能
3.1 jdk中需要实现InvocationHandler这个接口，重写invoke方法
3.2 很多文章中为了便于理解，长把下面代码中的target 和getInstance的参数写成实际的接口，如上面的ProductService，这边不想这么写，是为了让大家能理解泛型，getInstance的接口里面我也明确指出参数是与代理对象是继承关系/实现接口的关系。
代码如下：
package test.myproxy;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
/**
* <ul>
* <li>Title: JdkInvocationHandler</li>
* <li>Description: TODO </li>
* </ul>
*
* @author ken
* @date 2021/4/12 0012 下午 17:45
*/
public class JdkInvocationHandler<T> implements InvocationHandler {
//代理对象
private T target;
public <B extends T> T getInstance(B target){
this.target = target;
Class clazz = this.target.getClass();
// 参数1：被代理类的类加载器 参数2:被代理类的接口 参数3
return (T)Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(),
clazz.getInterfaces(),
this);
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
String currentDate = simpleDateFormat.format(new Date());
System.out.println("日期【"+currentDate + "】添加了一款产品");
return method.invoke(target,args);
}
}
3.3 测试
这里的示例，用了泛型和强转两种方式：
public static void main(String[] args) throws Exception { ProductService proxy = new JdkInvocationHandler<ProductService>().getInstance(new MyServiceImpl());
proxy.addProduct("iphone");
FactoryService proxyFactory = (FactoryService) new JdkInvocationHandler().getInstance(new MyServiceImpl());
proxyFactory.addProduce(500);
// 这里我们将jdk生成的代理类输出了出来，方便后面分析使用
/* byte[] bytes = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0",new Class[]{productService.getClass()});
FileOutputStream os = new FileOutputStream("Proxy0.class");
os.write(bytes);
os.close();*/
}
4.分析如何生成动态代理
在上面的 JdkInvocationHandler类 实现了 InvocationHandler接口，在getInstance方法中最关键的一行代码是Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(),clazz.getInterfaces(), this)；
下面跟随这个代码进一步剖析内容：
下面给大家介绍是 位置: java.lang.reflect 类： Proxy
在这个类里面有一些成员属性，先了解一下后面有些会用到。
4.1 newProxyInstance方法的内容
（为了看起来简洁 我把一些注释删掉了）
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h)
throws IllegalArgumentException
{
if (h == null) {
throw new NullPointerException();
}
/*
* 查找或生成指定的代理类。
* Look up or generate the designated proxy class.
*/
Class<?> cl = getProxyClass0(loader, interfaces); // stack walk magic: do not refactor
/*
* Invoke its constructor with the designated invocation handler.
*/
try {
final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
final InvocationHandler ih = h;
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null && ProxyAccessHelper.needsNewInstanceCheck(cl)) {
// create proxy instance with doPrivilege as the proxy class may
// implement non-public interfaces that requires a special permission
return AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Object>() {
public Object run() {
return newInstance(cons, ih);
}
});
} else {
return newInstance(cons, ih);
}
} catch (NoSuchMethodException e) {
throw new InternalError(e.toString());
}
}
这段代码是通过 c1这个Class类信息 ，根据构造函数参数，动态生成反射类。这里很重要的在getProxyClass0这行代码，注释上的英文的意思是 运行在堆上，且这部分代码不要重构。由此也可知道这部分很重要。下面我把里面的代码展示出来：
4.2 getProxyClass0方法的内容
（这个是getProxyClass0方法上的注释）
private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
Class<?>... interfaces) {
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
final int CALLER_FRAME = 3; // 0: Reflection, 1: getProxyClass0 2: Proxy 3: caller
final Class<?> caller = Reflection.getCallerClass(CALLER_FRAME);
final ClassLoader ccl = caller.getClassLoader();
checkProxyLoader(ccl, loader);
ReflectUtil.checkProxyPackageAccess(ccl, interfaces);
}
if (interfaces.length > 65535) {
throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
}
Class<?> proxyClass = null;
String[] interfaceNames = new String[interfaces.length];
// for detecting duplicates
Set<Class<?>> interfaceSet = new HashSet<>();
for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
String interfaceName = interfaces[i].getName();
Class<?> interfaceClass = null;
try {
interfaceClass = Class.forName(interfaceName, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (interfaceClass != interfaces[i]) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaces[i] + " is not visible from class loader");
}
if (!interfaceClass.isInterface()) {
throw new IllegalArgumentException(
interfaceClass.getName() + " is not an interface");
}
if (interfaceSet.contains(interfaceClass)) {
throw new IllegalArgumentException(
"repeated interface: " + interfaceClass.getName());
}
interfaceSet.add(interfaceClass);
interfaceNames[i] = interfaceName;
}
List<String> key = Arrays.asList(interfaceNames);
/*
* Find or create the proxy class cache for the class loader.
*/
Map<List<String>, Object> cache;
synchronized (loaderToCache) {
cache = loaderToCache.get(loader);
if (cache == null) {
cache = new HashMap<>();
loaderToCache.put(loader, cache);
}
}
synchronized (cache) {
do {
Object value = cache.get(key);
if (value instanceof Reference) {
proxyClass = (Class<?>) ((Reference) value).get();
}
if (proxyClass != null) {
// proxy class already generated: return it
return proxyClass;
} else if (value == pendingGenerationMarker) {
// proxy class being generated: wait for it
try {
cache.wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
continue;
} else {
cache.put(key, pendingGenerationMarker);
break;
}
} while (true);
}
try {
String proxyPkg = null; // package to define proxy class in
for (int i = 0; i < interfaces.length; i++) {
int flags = interfaces[i].getModifiers();
if (!Modifier.isPublic(flags)) {
String name = interfaces[i].getName();
int n = name.lastIndexOf(".");
String pkg = ((n == -1) ? "" : name.substring(0, n + 1));
if (proxyPkg == null) {
proxyPkg = pkg;
} else if (!pkg.equals(proxyPkg)) {
throw new IllegalArgumentException(
"non-public interfaces from different packages");
}
}
}
if (proxyPkg == null) {
// if no non-public proxy interfaces, use com.sun.proxy package
proxyPkg = ReflectUtil.PROXY_PACKAGE + ".";
}
{
long num;
synchronized (nextUniqueNumberLock) {
num = nextUniqueNumber++;
}
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces);
try {
proxyClass = defineClass0(loader, proxyName,
proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
} catch (ClassFormatError e) {
throw new IllegalArgumentException(e.toString());
}
}
// add to set of all generated proxy classes, for isProxyClass
proxyClasses.put(proxyClass, null);
} finally {
synchronized (cache) {
if (proxyClass != null) {
cache.put(key, new WeakReference<Class<?>>(proxyClass));
} else {
cache.remove(key);
}
cache.notifyAll();
}
}
return proxyClass;
}
下面分析这段代码： 这部代码的意义
4.2.1. 如果类实现的接口超过65535，直接抛出 “interface limit exceeded”的异常，这部分应该是为了性能，一般情况下 我们的实现的接口 大多在200个以下，这部分可以忽略
4.2.2 类的所有接口实例化，并放入集合中 ,然后查找或创建类加载器的代理类缓存(loaderToCache 就是存放类加载器的缓存，key为类加载器，value为 Map<List<String>,Object>,该map的key则为 类实现的接口集合)，后面是设置代理类的包名 如果有non-public的接口[即接口包名使用这个类的包名，否则默认包名是com.sun.proxy,类名通常是类名前缀+num，类名前缀为$Proxy,这部分后面会提到],最终返回的是生成代理类[注意自动生成代理类名]，后面凭借“这个类名”可以调用方法
4.2.3 类的所有接口实例化
Class <?> interfaceClass = Class.forName(interfaceName, false, loader);4.2.4 类所有实现的接口 放入集合中，这个部分后面
List<String> key = Arrays.asList(interfaceNames);4.2.5 查找或创建类加载器的代理类缓存。
Map<List<String>, Object> cache; synchronized (loaderToCache) {
cache = loaderToCache.get(loader);
if (cache == null) {
cache = new HashMap<>();
loaderToCache.put(loader, cache);
}
/*
* This mapping will remain valid for the duration of this
* method, without further synchronization, because the mapping
* will only be removed if the class loader becomes unreachable.
*/
}
4.2.6 这部分是记录 当前创建代理的个数，防止生成的代理类的”类名”重复
long num; synchronized (nextUniqueNumberLock) {
num = nextUniqueNumber++;
}
String proxyName = proxyPkg + proxyClassNamePrefix + num;
4.2.7 其中这一块就是创建 代理类的 字节码 ，defineClass0是通过类加载器、代理类名、字节码生成代理类。
byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(proxyName, interfaces); proxyClass = defineClass0(loader, proxyName, proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length);
【这块调用的c语言的本地方法】
ps:在很多文章里面都用了 ProxyGenerator.generateProxyClass的方法，然后用文件输出流把字节码内容写入文件里面，看到这里估计你应该知道为什么会如此写了吧。
下面简单看下 输出的内容
该类所有的方法都被“反射”创建了，实际调用时就是调用这个针对的方法。
看到最后，我们可以知道一个反射 无非把 自身的“所有方法” 赋予了另一个“凭空产生的”对象，让他使用自己的“权利”而已。
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